數(shù)字電子技術第8章 半導體儲存器與可編程邏輯器件ppt課件

1、第第8 8章章 半導體存儲器和半導體存儲器和 可編程邏輯器件可編程邏輯器件知識目知識目的的 了解了解ROMROM的特點、根本構造、分類及的特點、根本構造、分類及幾種幾種ROMROM的區(qū)別；的區(qū)別； 了解了解RAMRAM的特點、根本構造、分類及的特點、根本構造、分類及兩類兩類RAMRAM的區(qū)別和運用場所；的區(qū)別和運用場所； 掌握存儲器容量擴展方法掌握存儲器容量擴展方法; ; 了解各類了解各類PLDPLD的根本構造、型號、芯的根本構造、型號、芯片引腳、運用的普通流程。片引腳、運用的普通流程。技藝目技藝目的的 知道各類存儲器的特點及運用場所；知道各類存儲器的特點及運用場所； 認識各類芯片的型號，知道

2、各引腳的功認識各類芯片的型號，知道各引腳的功能并能進展正確銜接；能并能進展正確銜接； 會進展存儲器容量擴展的銜接；會進展存儲器容量擴展的銜接； 會用存儲器組成對應的運用電路。會用存儲器組成對應的運用電路。 義務分析義務分析 v義務義務 旋轉彩燈電路旋轉彩燈電路 用用4 4位二進制計數(shù)器位二進制計數(shù)器74LS16174LS161和和EPROM2764EPROM2764構成旋轉彩燈電路構成旋轉彩燈電路 義務虛現(xiàn)義務虛現(xiàn) 半導體存儲器是一種通用型大規(guī)模集成器件半導體存儲器是一種通用型大規(guī)模集成器件 只讀存儲器只讀存儲器ROMROM隨機存儲器隨機存儲器RAMRAM按存取功能分按存取功能分概述概述8.1

3、 只讀存儲器只讀存儲器ROM)半導體存儲器的分類半導體存儲器的分類半導體存儲器半導體存儲器RAMRAM隨機隨機雙極型雙極型RAMRAMMOSMOS型型RAMRAMROMROM只讀只讀掩膜掩膜ROM (ROM (固定固定PROMPROM可編程可編程EPROMEPROM可編程可擦除可編程可擦除E2PROME2PROM可編程可電擦除可編程可電擦除靜態(tài)靜態(tài)動態(tài)動態(tài)ROMROM的分類的分類掩膜掩膜ROM：不能改寫。：不能改寫。PROM：只能改寫一次。：只能改寫一次。EPROM：可以改寫多次。：可以改寫多次。存儲器的特點存儲器的特點RAM：在任務時既能從中讀出取出信息，又能：在任務時既能從中讀出取出信息，

4、又能隨時寫入存入信息，但斷電后所存信息消逝。隨時寫入存入信息，但斷電后所存信息消逝。ROM：在任務時只能從中讀出信息，不能寫入信息，：在任務時只能從中讀出信息，不能寫入信息，且斷電后其所存信息在仍能堅持。且斷電后其所存信息在仍能堅持。存儲容量：存儲單元的總數(shù)字數(shù)存儲容量：存儲單元的總數(shù)字數(shù)位數(shù)位數(shù) 1k=210=1024 1k=210=1024個存儲單元個存儲單元8.1.1 ROM8.1.1 ROM的電路構造的電路構造矩陣ROMM)(N 0W1W1-NW0D1D1-MD. . .01n-1器沖緩入輸入輸址地輸出緩沖器位線字線器碼譯址地數(shù)據(jù)輸出固定固定ROMROM的特點：運用者只能讀取數(shù)據(jù)的特點

5、：運用者只能讀取數(shù)據(jù), , 不能改動芯片中數(shù)據(jù)內容。不能改動芯片中數(shù)據(jù)內容。 W0=1000W1 =0110W2 =1001W3 =01118.1.2 8.1.2 固定固定 A1 A1 A0 A0 或門陣列或門陣列( (存儲矩陣存儲矩陣) ) 與門陣列與門陣列( (地址譯碼器地址譯碼器) ) Y3 Y2 Y1 Y0 m0 m1 m2 m3 ROMROM的簡化畫法的簡化畫法地址譯碼器產(chǎn)地址譯碼器產(chǎn)生了輸入變量生了輸入變量的全部最小項的全部最小項存儲體實現(xiàn)存儲體實現(xiàn)了有關最小了有關最小項的或運算項的或運算與與陣陣列列固固定定或或陣陣列列可可編編程程8.1.3 8.1.3 可編程只讀存儲器可編程只讀

6、存儲器ROMROMECWj（a）熔絲型兩種兩種PROMPROM存儲單元存儲單元 （b）結破壞型位線字線PROMPROM存儲單元的構造存儲單元的構造寫入寫入0 0，燒斷溶絲燒斷溶絲寫入寫入1 1，擊，擊穿二極管穿二極管8.1.4 8.1.4 可擦除可編程只讀存儲器可擦除可編程只讀存儲器 EPROMEPROM、E2PROME2PROM EPROM：可擦除可編程：可擦除可編程ROM E2PROM: 電可擦除可編程電可擦除可編程ROMDGS浮動柵PN基層SiO2P)(多晶硅 紫外線可擦除紫外線可擦除EPROMEPROM1 1特點：采用紫外線照射擦除數(shù)據(jù)；采用電的方法寫入數(shù)據(jù)特點：采用紫外線照射擦除數(shù)據(jù)

7、；采用電的方法寫入數(shù)據(jù)2 2芯片引見芯片引見接地接地地址線地址線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線接電源接電源編程電源編程電源片選片選信號信號片選信號片選信號/ /編程脈編程脈沖輸入沖輸入 電可擦除電可擦除E2PROM E2PROM 1 1特點：寫入和擦除數(shù)據(jù)均采用電信號；可以整片擦除、特點：寫入和擦除數(shù)據(jù)均采用電信號；可以整片擦除、寫入，也可以字節(jié)為單位擦除、寫入。寫入，也可以字節(jié)為單位擦除、寫入。2 2芯片引見芯片引見地址線地址線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)線線接地接地接電源接電源寫允許信寫允許信號號/ /編程編程電源電源讀選通讀選通片選片選信號信號 RAM RAM是由許許多多的根本存放器組合起來構成是由許許多多的根本存放器組合起

8、來構成的大規(guī)模集成電路。的大規(guī)模集成電路。RAMRAM中的每個存放器稱為一個中的每個存放器稱為一個字，存放器中的每一位稱為一個存儲單元。存放字，存放器中的每一位稱為一個存儲單元。存放器的個數(shù)字數(shù)與存放器中存儲單元個數(shù)位器的個數(shù)字數(shù)與存放器中存儲單元個數(shù)位數(shù)的乘積，叫做數(shù)的乘積，叫做RAMRAM的容量。按照的容量。按照RAMRAM中存放器中存放器位數(shù)的不同，位數(shù)的不同，RAMRAM有多字有多字1 1位和多字多位兩種構造位和多字多位兩種構造方式。在多字方式。在多字1 1位構造中，每個存放器都只需位構造中，每個存放器都只需1 1位，位，例如一個容量為例如一個容量為102410241 1位的位的RAM

9、RAM，就是一個有，就是一個有10241024個個1 1位存放器的位存放器的RAMRAM。多字多位構造中，每個存放。多字多位構造中，每個存放器都有多位，例如一個容量為器都有多位，例如一個容量為2562564 4位的位的RAMRAM，就，就是一個有是一個有256256個個4 4位存放器的位存放器的RAMRAM。8.2 8.2 隨機存取存儲器隨機存取存儲器RAMRAM RAMRAM的特點：可隨時寫入和讀出數(shù)據(jù)的特點：可隨時寫入和讀出數(shù)據(jù)RAMRAM的優(yōu)點：讀寫方便，運用靈敏的優(yōu)點：讀寫方便，運用靈敏RAMRAM的缺陷：斷電后所存信息將喪失的缺陷：斷電后所存信息將喪失RAMRAM的運用領域舉例：在計

10、算機中主要用來存放用的運用領域舉例：在計算機中主要用來存放用戶程序、計算的中間結果以及與外存交換信息戶程序、計算的中間結果以及與外存交換信息RAMRAM分類分類靜態(tài)隨機存儲器靜態(tài)隨機存儲器SRAMSRAM動態(tài)隨機存儲器動態(tài)隨機存儲器DRAMDRAM 存存儲儲矩矩陣陣 地地址址譯譯碼碼器器 讀讀/ /寫寫控控制制電電路路 地地址址碼碼輸輸入入 片片選選 讀讀/ /寫寫控控制制 輸輸入入/ /輸輸出出 8.2.1 RAM8.2.1 RAM的電路構造的電路構造 1 1 靜態(tài)靜態(tài)RAMRAMSRAMSRAM XYUDDUGGVU1VU2VU3VU4VU5VU6VU7VU8數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線DD六管六管NMO

11、SNMOS靜態(tài)存儲單元靜態(tài)存儲單元SRAMSRAM的的特點：特點：只需不只需不斷電，斷電，信息將信息將長期保長期保管，所管，所需的讀需的讀/ /寫控制寫控制電路簡電路簡單，存單，存取速度取速度快快 8.2.2 RAM8.2.2 RAM的存儲單元的存儲單元 2 2 動態(tài)動態(tài)RAMRAMDRAMDRAM位線字線VUCSC0單管動態(tài)單管動態(tài)MOSMOS型型RAMRAMD D常用于常用于的存儲器的存儲器柵極電容所存儲的信息受走漏放電的影響，不能長久保管，為防止存儲的信息消逝，必需采取措施，定時地給柵極電容補充漏掉的電荷 。這種操作叫“刷新8.2.3 RAM8.2.3 RAM存儲容量的擴展存儲容量的擴展

12、1k1位I/OI/O11k1位I/OI/O21k1位I/OI/O31k1位I/OI/O4R/WCSA0A9R/WA0A9CSR/WA0A9CSR/WA0A9CSR/WCSA0A91 1 位擴展位擴展1Kx11Kx1位擴展成位擴展成1Kx41Kx4位位 A0 A1 A9 R/W A10 A11 A12 I/O0 I/O1 I/O3 I/O2 I/O0 I/O1 I/O2 I/O3 1k4RAM(7) A0 A1 A9 R/W CS I/O0 I/O1 I/O2 I/O3 1k4RAM(1) A0 A1 A9 R/W CS I/O0 I/O1 I/O2 I/O3 1k4RAM(0) A0 A1 A

13、9 R/W CS Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6 Y7 3 3 線線- -8 8 線譯碼器線譯碼器 A0 A1 A2 1Kx41Kx4位擴展成位擴展成8Kx48Kx4位位2 2 字擴展字擴展 3 3 字位擴展字位擴展1Kx41Kx4位擴展成位擴展成2Kx82Kx8位位PLDPLD分類分類與陣列與陣列或陣列或陣列編程次數(shù)編程次數(shù)輸出類型輸出類型運用情況運用情況PROME2PROMPLAPALGAL固定固定固定固定可編程可編程可編程可編程可編程可編程可編程可編程可編程可編程可編程可編程固定固定固定固定一次一次一次一次一次一次多次多次多次多次三態(tài)，集電極開路三態(tài)，集電極開路三態(tài)，集電極開路三態(tài)，集電極

14、開路三態(tài)，集電極開路三態(tài)，集電極開路異步異步I/OI/O，異或、寄，異或、寄存器、算術選通反響存器、算術選通反響由用戶定義由用戶定義多用做只讀存儲器多用做只讀存儲器多用做只讀存儲器多用做只讀存儲器短少編程工具，使短少編程工具，使用不廣用不廣部分運用部分運用運用方便、廣泛運用方便、廣泛各種各種PLDPLD情況一覽表情況一覽表8.3 8.3 可編程邏輯器件可編程邏輯器件PLD) PLD) 根本構造根本構造輸輸入入電電路路與與陣陣列列或或陣陣列列輸輸出出電電路路互補輸入互補輸入與項與項或項或項輸輸出出變變量量輸輸入入變變量量PLDPLD的根本構造框圖的根本構造框圖與門與門或門或門輸入輸入緩沖器緩沖器

15、非門非門三態(tài)輸出三態(tài)輸出緩沖器緩沖器 表示方法表示方法8.3.28.3.2可編程陣列邏輯可編程陣列邏輯(PAL)(PAL)1. 1. 構造類型構造類型2. PAL2. PAL器件型號含義器件型號含義8.3.3 8.3.3 可編程通用陣列邏輯器件可編程通用陣列邏輯器件(GAL)(GAL)1. GAL1. GAL的電路構造的電路構造 引腳圖引腳圖時鐘輸入時鐘輸入輸入端輸入端接地端接地端接電源接電源輸出輸出宏單宏單元元輸出使輸出使能端能端2. 2. 輸出邏輯宏單元輸出邏輯宏單元(OLMC)(OLMC)I/O(n)1110010001FDXOR(n)CLOCKVcc反饋1G2G3G4G5GTSMUXO

16、MUX01OEMUX接與矩陣*接鄰級輸出10*11*0*10*0AC0AC1(n)AC1(m)*AC1(n)AC0PTMUXQQ3. GAL3. GAL的構造控制字的構造控制字SYNAC0AC1(n)XOR(n)輸出方式輸出極性備注101 *專用輸入方式輸出三態(tài)門不通1和11腳為數(shù)據(jù)輸入，三態(tài)門禁止1000專用組合輸出低電平有效1和11腳為數(shù)據(jù)輸入，三態(tài)門被選通。1高電平有效1110反饋組合輸出（帶選通）低電平有效1和11腳為數(shù)據(jù)輸入，三態(tài)門選通信號是第一乘積項，反饋信號取自I/O端。1高電平有效0110組合和寄存混合輸出低電平有效1腳接CLK，11腳接 ，至少另有一個OLMC為寄存器輸出模式

17、。1高電平有效0100寄存輸出低電平有效1腳接CLK，11腳接 1高電平有效OLMCOLMC輸出任務方式和有關控制位的關系輸出任務方式和有關控制位的關系 OEOE32位乘積項禁止4位XOR(n)1位SYN8位PT 0PT 63 PT 31 PT 32AC1(n)AC032位乘積項禁止4位XOR(n)1位n=1215n=1219n=161982 位PT63PT32 PT31PT003132335960616263移位寄存器與門陣列電子標簽備用地址空間結構控制字加密單元備用整體擦除與門陣列電子標簽行地址OUTSCLKSDINS GAL GAL器件型號含義器件型號含義 用用GALGAL器件設計電子系統(tǒng)的流程器件設計電子系統(tǒng)的流程根據(jù)設計要求寫出邏輯函數(shù)表達式，并選擇適宜根據(jù)設計要求寫出邏輯函數(shù)表達式，并選擇適宜的的GALGAL器件器件 按按GALGAL編程器運用的匯編言語編寫匯編源程序。編程器運用的匯編言語編寫匯編源程序。編譯或匯編。先將源程序輸入計算機中，再對源程編譯或匯編。先將源程序輸入計算機中，再對源程序進展編譯或匯編，用以產(chǎn)生目的文件、熔斷圖文件、序進展編譯或匯編，用以產(chǎn)生目的文件、熔斷圖文件、列表文件列表文件 硬件編程。將編程器與硬件編程。將編程器與PCPC機相連，在機相連，在PCPC機上執(zhí)行機上執(zhí)行編程軟件中的程序，對編程軟件中的